Таблица 4.1

Коэффициенты устойчивости откоса в расчетных точках

Исходя из расчетов коэффициента устойчивости насыпи в расчетных точках, выберем наименьший для расчета с укреплением, а именно запроектируем берму .

В данном расчете мы проверим устойчивость откоса насыпи с запроектированной бермой, для уточнения обеспечения необходимой устойчивости в различных степенях увлажнения грунта.

Запроектируем берму шириной 7,0 м и высотой 3,0 м

Для расчета данной кривой (кривой А) с укреплением , примем такие значения коэффициентов внутреннего трения и удельного сцепления грунта:

=19 кПа и = 0,344

=15 кПа и = 0,305

=7 кПа и = 0,286

=4 кПа и = 0,268

Приведем данный расчет в таблице 4.2 и проанализируем обеспечение устойчивости откоса насыпи.

Таблица 4.2

Расчет коэффициента устойчивости насыпи при различных значениях и в точке А, с запроектированной бермой.

Из данной таблице видно, что при уменьшении удельного сцепления грунта насыпи из-за переувлажнения обеспечивается допустимый коэффициент устойчивости при заданных значениях.

Запроектированная берма шириной7,0 м и высотой 3,0 м обеспечивает необходимую устойчивость насыпи, а следовательно возможна для дальнейшего внедрения на данном участке.

4.5.4 Проектирование водоотводных и водопропускных сооружений.

4.5.4.1 Общие положения.

Процесс проектирования водоотвода распадается на несколько этапов. При проектировании земляного полотна во всех местах пересечения водотоков должны быть предусмотрены малые водопропускные сооружения. Поэтому первым этапом проектирования водоотвода является установление мест расположения водопропускных сооружений.

В месте пересечения водотока железной дорогой следует определить его гидрологические характеристики: расход и объем притекающей воды, глубину слоя воды и ее уровень. Установление этих характеристик выполняется на втором этапе проектирования водоотвода.

В зависимости от гидрологических характеристик необходимо определить параметры водопропускного сооружения на пересечении периодического водотока: тип и величину отверстия. Это третий этап, который предусматривает либо гидравлический расчет, либо подбор типовых водопропускных сооружений.

Четвертый этап состоит в проверке достаточности высоты насыпи с целью предотвращения перелива воды через насыпь и размыва ее, а также недопущения перелива воды в смежную выемку или в соседнее водопропускное сооружение.

1 Этап. Сток воды к пониженным местам рельефа происходит с определенной территории, которая называется бассейном или водосбором. Границами бассейна являются естественные водораздельные линии. Проанализировав карту, определяется положение главного водораздела (линия, которая соединяет на местности точки с наибольшими отметками). Далее следует провести линии поперечных водоразделов и русел логов (линия, соединяющая точки с наименьшими высотами; проводится пунктиром). Полученные таким образом контуры, ограниченные главным водоразделом, двумя поперечными водоразделами и трассой, представляют собой бассейны - территории, с которых вода собирается и притекает к трассе, а в точке пересечения русла лога и трассы необходимо устроить водопропускное сооружение для пропуска притекающей воды.

Для выбора лучшего варианта требуется определить две группы показателей:

- общерайонные, характеризующие район проектирования в целом (номера ливневого района и группы климатических районов).

- местные, характеризующие каждый бассейн в отдельности (площадь бассейна F и уклон главного лога i_л).

2 Этап. Основным показателем, характеризующим количество притекающей к сооружению воды, является расход Q - количество воды, притекающее к сооружению за единицу времени. Для количественной оценки

частоты повторения расходов определенной величины введен показатель вероятности превышения - это вероятность того, что данный расход будет повторяться не чаще одного раза за n лет. В практике проектирования используют понятия расчетного и максимального расходов. Расчетным называется относительно часто повторяющийся расход, на пропуск которого рассчитывается отверстие сооружения. Максимальным называется расход больший по величине, чем расчетный. На пропуск этого расхода проверяется высота насыпи по условию обеспечения безопасности движения поездов. Для железных дорог IV категории за расчетный принимается расход с вероятностью превышения один раз в 100 лет, за максимальный - расход с вероятностью превышения один раз в 300 лет.

Максимальный расход Q_max рассчитывается по упрощенной формуле Союздорнии 1963 года и выполняется согласно брошюре «Расчет ливневого стока с малых водосборов» (изд. Транспорт М. 1965 г.), но с учетом изменений, вызванных новым ливневым районированием территории СССР, приведенным в Инструкции ВСН 63-67.

3 и 4 Этапы. На пересечениях железной дороги с периодическими водотоками размещают водопропускные сооружения: трубы и мосты, лотки, дюкеры, акведуки и фильтрующие насыпи. Наиболее распространенными являются трубы и малые железобетонные мосты.

Водопропускные трубы различают по форме поперечного сечения, материалу и величине отверстия.

Различают три режима работы водопропускных труб: безнапорный, полунапорный и полунапорный.

Безнапорный - это режим, при котором входной оголовок трубы не затоплен и поток на всем протяжении имеет свободную поверхность.

Полунапорный - это режим, при котором входной оголовок трубы затоплен, но в трубе поток имеет свободную поверхность.

Напорный - это режим, при котором входной оголовок трубы затоплен и на всем протяжении труба работает полным отверстием.

Наиболее безопасным является безнапорный режим, поэтому при пропуске расчетного расхода труба должна работать в этом режиме.

При выборе типов водопропускных сооружений следует учитывать, что для удовлетворения требованиям индустриализации строительства желательно принимать минимальное число их типоразмеров, т.к. при одном типе и отверстии трубы можно варьировать числом очков, типом входного звена и оголовка.

На следующем этапе производится проверка высоты насыпи на незатопляемость и возможность размещения сооружения данной конструкции. Проверка заключается в определении для выбранного отверстия высоты подпора, соответствующей максимальному расходу. Высота насыпи должна превышать высоту подпора не менее чем на 0,5 м. При выполнении условия, также необходимо проверить достаточность высоты насыпи по конструктивному условию. Минимальная высота насыпи для размещения труб регламентируется необходимой толщиной засыпки над сводом трубы, обеспечивающей гашение динамических нагрузок от подвижного состава. Величина такой засыпки принимается равной 1м. Если в отдельных случаях высота насыпи недостаточна для размещения водопропускного сооружения, то рассматриваются следующие мероприятия:

- увеличение отверстия сооружения;

- замена одноочковой трубы на двух- или трехочковую;

- применение другого, более мощного типа водопропускного сооружения;

- применение свайно-эстакадных мостов;

- искусственное углубление русла с соответствующим понижением отметок и глубины подпертой воды;

- изменение проектной линии в профиле (следует поднять проектную линию);

- изменение положения трассы в плане со смещением линии в низовую сторону.

4.5.4.2 Расчет максимального дождевого расхода.

Для определения ливневого района используется карта, составленная ЦНИИС для ВСН 63-67 и уточненная Союздорнии в 1968 году для применения при расчетах по упрощенной формуле 1963 г. Указанная карта приведена ниже на рис 4.1.

Согласно карте ливневых подрайонов Амурская область относится к подрайону – 10б.

Для определения слоев водоотдачи h₃₀ необходимо пользоваться таблицей 13 [2], составленной МАДИ и Союздорнии по данным приложения I ВСН 63-67.

Рис 4.1 – Карта ливневых подрайонов составленная ЦНИИС

В связи с тем, что в приведенных в ВСН 63-67 слоях водоотдачи учтен слой потерь на смачивание растительности Z = 3 мм расчетные формулы Союздорнии должны применяться в следующем виде

, м³/сек (4.14)

, тыс. м³ (4.15)

где ψ - морфологический коэффициент, зависящий от уклона главного лога (табл. 9 [2]); h - слой стока (водоотдачи) при h = 30 мин и Z = 3 мм, определенный по табл. 13 [2] для рассматриваемого ливневого района, мм; Z'=(Z-3) - слой потерь на смачивание растительности; Z - слой потерь на смачивание леса, определяемый по данным ВСН 63-67; 3 мм - слой потерь на смачивание растительности, принятый при составлении таблиц водоотдачи; F - площадь водосбора, км²; К - коэффициент, учитывающий шероховатость лога и склонов, (табл. 12 [2]). Характеристики шероховатости назначают согласно табл. 1 и 2 ВСН 63-67; δ'_δо - коэффициент уменьшения расхода при наличии на водосборе озер и болот (табл. 7 [2]); γ - коэффициент, учитывающий неравномерность выпадения осадков, принимаемый в зависимости от наибольшей длины или ширины водосбора (табл. 8 [2]).

Определение величин (h-Z')^m и Fⁿ производится с помощью таблиц 10 и 11 [2].

Категория почв по интенсивности впитывания принимается по данным ВСН 63-67 (табл. 3, 4, 5 [2]).

Для удобства расчетов по формуле Союздорнии составлена ведомость определения максимальных расходов (таб. 4.1).

Таблица 4.1

Ведомость определения максимального дождевого расхода

4.5.4.3 Основные положения по проектированию канав.

На железных дорогах водоотводные устройства проектируются в пределах перегонов и раздельных пунктов. В качестве водоотводных устройств применяются: канавы, резервы, лотки, быстротоки и перепады. В редких случаях применяют шахтные колодцы, дюкеры и сбросы. У насыпей проектируют продольные водоотводные канавы или резервы.